【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能。設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)從實(shí)際應(yīng)用的要求出發(fā)，合理選用所需的運(yùn)算功能。大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，只需要邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模擬量檢測(cè)和控制時(shí)，才使用代數(shù)運(yùn)算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運(yùn)算等。要顯示數(shù)據(jù)時(shí)需要譯碼和編碼等運(yùn)算。② 控制功能控制功能包括PID控制運(yùn)算、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專(zhuān)用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。例如采用PID控制單元、高速計(jì)數(shù)器、帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。③ 通信功能大中型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時(shí)應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)是開(kāi)放的通信網(wǎng)絡(luò)。 PLC系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口（RS232C/422A/423/485）、RIO通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等；大中型PLC通信總線(xiàn)（含接口設(shè)備和電纜）應(yīng)1：1冗余配置，通信總線(xiàn)應(yīng)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿(mǎn)足裝置實(shí)際要求。 PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級(jí)的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于1Mbps，通信負(fù)荷不大于60%。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有下列幾種形式：PC為主站，多臺(tái)同型號(hào)PLC為從站，組成簡(jiǎn)易PLC網(wǎng)絡(luò)；1臺(tái)PLC為主站，其他同型號(hào)PLC為從站，構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡(luò)；PLC網(wǎng)絡(luò)通過(guò)特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；專(zhuān)用PLC網(wǎng)絡(luò)（各廠商的專(zhuān)用PLC通信網(wǎng)絡(luò)）。 為減輕CPU通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實(shí)際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的（如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)、工業(yè)以太網(wǎng)）通信處理器。 ④ 編程功能 離線(xiàn)編程方式：PLC和編程器共用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線(xiàn)編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線(xiàn)編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線(xiàn)編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。 五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語(yǔ)言。選用的編程語(yǔ)言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，還應(yīng)支持多種語(yǔ)言編程形式，如C，Basic等，以滿(mǎn)足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。 ⑤ 診斷功能 PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過(guò)硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過(guò)軟件對(duì)PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過(guò)軟件對(duì)PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。 PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。 ⑥ 處理速度 PLC采用掃描方式工作。從實(shí)時(shí)性要求來(lái)看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號(hào)持續(xù)時(shí)間小于掃描時(shí)間，則PLC將掃描不到該信號(hào)，造成信號(hào)數(shù)據(jù)的丟失。 處理速度與用戶(hù)程序的長(zhǎng)度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。目前，PLC接點(diǎn)的響應(yīng)快、速度高，～，因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應(yīng)滿(mǎn)足：；。（4） 機(jī)型的選擇① PLC的類(lèi)型。PLC產(chǎn)品種類(lèi)繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對(duì)PLC的分類(lèi)，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和I/O點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類(lèi)。根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類(lèi)。整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式PLC由不同I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱(chēng)主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成。基本單元內(nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或EPROM寫(xiě)入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/O和電源等，沒(méi)有CPU?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。模塊式PLC是將PLC各組成部分，分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。還有一些PLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。② 按功能分類(lèi)。根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類(lèi)。低檔PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。中檔PLC除具有低檔PLC的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、PID控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。高檔PLC除具有中檔機(jī)的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。③ 按I/O點(diǎn)數(shù)分類(lèi)。根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類(lèi)。小型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以?xún)?nèi)；單CPU、8位或16位處理器、用戶(hù)存儲(chǔ)器容量4K字以下。如：GEI型 美國(guó)通用電氣（GE）公司 TI100 美國(guó)德洲儀器公司 F、FF2 日本三菱電氣公司 C20 C40 日本立石公司（歐姆龍） S7200 德國(guó)西門(mén)子公司 EX20 EX40 日本東芝公司 SR20/21 中外合資無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司中型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)256~2048點(diǎn)；雙CPU，用戶(hù)存儲(chǔ)器容量2~8K。如：S7300 德國(guó)西門(mén)子公司SR400 中外合資無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司SUSU6 德國(guó)西門(mén)子公司C500 日本立石公司GEⅢ GE公司大型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在 2048點(diǎn)以?xún)?nèi)；多CPU，16位、32位處理器，用戶(hù)存儲(chǔ)器容量8～16K。如：S7400 德國(guó)西門(mén)子公司GEⅣ GE公司C2000 立石公司K3 三菱公司④ 按輸出形式分類(lèi)。按輸出形式分可分為:R繼電器輸出(有觸點(diǎn)，可帶交直流負(fù)載)；S雙向晶閘管輸出（無(wú)觸點(diǎn)，帶交流負(fù)載）；T晶體管輸出（無(wú)觸點(diǎn)，帶直流負(fù)載）。⑤ 經(jīng)濟(jì)性的考慮。選擇PLC時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿(mǎn)意的產(chǎn)品。 輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費(fèi)用。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對(duì)CPU選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。由于三菱FX2N系列的PLC在小型控制系統(tǒng)中比較占有優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)，本次設(shè)計(jì)也是小型的控制系統(tǒng)，并且我們學(xué)習(xí)的也是三菱FX2N系列的PLC，所以我們采用我們熟悉的三菱FX2N系列的PLC來(lái)控制該系統(tǒng)。 FX2N功能介紹 FX2N系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列?？刂埔?guī)模：16~256點(diǎn)（基本單元：16/32/48/64/80/128點(diǎn)）。特點(diǎn)：（1） 集成型高性能。CPU、電源、輸入輸出三位一體。對(duì)6種基本單元，可以以最小8點(diǎn)為單元連接輸入輸出擴(kuò)展設(shè)備，最大可以擴(kuò)展輸入輸出256點(diǎn)。（2） 高速運(yùn)算?；局噶睿骸?yīng)用指令:~數(shù)100μs/指令。（3） 寬裕的存儲(chǔ)器。內(nèi)置8000步RAM存貯器，安裝存儲(chǔ)盒后，最大可以擴(kuò)展到16000步。（4） 豐富的軟元件。輔助繼電器：3072點(diǎn)。定時(shí)器：256點(diǎn)。 計(jì)數(shù)器：235點(diǎn)。數(shù)據(jù)寄存器：8000點(diǎn)。（5） 除了具有輸入輸出16~256點(diǎn)的一般用途，還有模擬量控制、定位控制等特殊控制。 FX2N規(guī)格型號(hào) FX2N系列PLC 的技術(shù)指標(biāo)包括一般技術(shù)指標(biāo)、電源技術(shù)指標(biāo)、輸入技術(shù)指標(biāo)、輸出技術(shù)指標(biāo)和性能技術(shù)指標(biāo)。如表33給出了性能技術(shù)指標(biāo)。表33 FX2N性能技術(shù)指標(biāo)運(yùn)算控制方式存儲(chǔ)程序反復(fù)運(yùn)算方法（專(zhuān)用LSI），中斷命令輸入輸出控制方式批處理方式（在執(zhí)行END指令時(shí)），但有輸入輸出刷新指令運(yùn)算處理速度基本指令應(yīng)用指令（~數(shù)百μs）/指令程序語(yǔ)言繼電器符號(hào)+步進(jìn)梯形圖方式（可用SFC表示）程序容量存儲(chǔ)器形式內(nèi)附8K步RAM，最大為16K步（可選RAM，EPROM EEPROM存儲(chǔ)卡盒）指令數(shù)基本、步進(jìn)指令基本（順控）指令27個(gè)，步進(jìn)指令2個(gè)應(yīng)用指令128種298個(gè)輸入繼電器X000～X267（8進(jìn)制編號(hào)）184點(diǎn)合計(jì)256點(diǎn)輸出繼電器X000～X267（8進(jìn)制編號(hào)）184